碳化鈦-過渡金屬氧化物復(fù)合材料的合成及其儲能性能.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、新興電動汽車和國家電網(wǎng)儲存領(lǐng)域需要更高能量密度的儲存器件,尋求高性能的化學(xué)儲能材料已成為熱點課題,其中,過渡金屬氧化物因其較高的比容量、環(huán)境友好等特點,在超級電容器和二次電池領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。本文針對過渡金屬氧化物在儲能領(lǐng)域應(yīng)用中存在循環(huán)性能差、倍率性能低等不足進(jìn)行改性,將過渡金屬氧化物與具有良好導(dǎo)電性的碳化鈦納米線進(jìn)行復(fù)合,構(gòu)筑一種核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合體,有效改善了電化學(xué)儲能性能,主要研究結(jié)果如下:
  采用碳熱還原法合成Ti

2、C納米線,然后利用化學(xué)浴沉積使NiO納米片沉積到TiC納米線上,構(gòu)成核殼結(jié)構(gòu)。制得的TiC@NiO復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的超電容性能,在1A/g電流密度下比電容量達(dá)到560F/g,隨著電流密度的增加,在20A/g電流密度下仍有425F/g,容量保持率達(dá)76%,具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;在20A/g電流密度下循環(huán)5000次后比電容量仍有312F/g,遠(yuǎn)高于相同條件下制備的NiO電極材料。
  采用水熱法制備核殼結(jié)構(gòu)TiC@Co3O4,重點討

3、論了水熱反應(yīng)時間對材料電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,水熱6h后得到的復(fù)合材料超電容性能最優(yōu),比電容和循環(huán)性能均高于相似條件下制備的純Co3O4材料,在20A/g下經(jīng)過5000次的循環(huán)后,復(fù)合材料的比電容量仍有450F/g,容量保持率高達(dá)93.2%;隨著電流密度的增加,水熱6h得到的穩(wěn)定性最好,在50A/g的電流密度下比電容保持率達(dá)到90.8%。
  此外,還研究了上述水熱法合成的核殼結(jié)構(gòu)TiC@Co3O4的電化學(xué)儲鋰性能,與純Co3

4、O4相比,TiC@Co3O4電極的循環(huán)性能和倍率性能均優(yōu)于Co3O4,在100mA/g電流密度下經(jīng)過100次循環(huán)后,純Co3O4電極材料的容量保持率只有46%,而復(fù)合材料容量未出現(xiàn)明顯衰減,具有優(yōu)異的容量保持性能。
  TiC@NiO和TiC@Co3O4的優(yōu)異的循環(huán)性能和倍率性能可歸因于復(fù)合材料的核殼結(jié)構(gòu)。一方面,TiC納米線載體具有的高化學(xué)穩(wěn)定性和高導(dǎo)電性,可保證材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,同時納米片所具有的短擴散通道特性,增大了電極材料

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